Lang lebe die Königin
Schema des experimentellen Aufbaus zur Identifizierung von Stress-Biomarkern bei Königinnen von Honigbienen. Grafik: McAfee et al. 2020/CC BY 4.0
Königinnen bei Honigbienen zählen zu einem der Hauptgründe, warum Bienenvölker vor allem in der kommerziellen Imkerei eingehen. Die Gründe für das Versagen von Bienenköniginnen haben Wissenschaftler nun aufgedeckt.
Wenn die Königin in einem Bienenvolk nicht über genug lebendes Sperma in ihrer Spermathek verfügt, um genügend befruchtete Eier zu legen, kann sie die Population der Arbeiterinnen nicht erhalten. Das Volk stirbt, sofern es nicht vorher eine neue Königin heranziehen.
In ihren Untersuchungen identifizierte das Team von Wissenschaftlern spezifische Proteine, die in Bienenköniginnen unter verschiedenen Stressbedingungen aktiviert werden: extreme Hitze, extreme Kälte und Pestizidexposition. Dies alles sind Bedingungen, die die Lebensfähigkeit des Spermas im Körper der Königin beeinträchtigen.
Die Forscher maßen den Spiegel für diese Marker bei Königinnen, die von Imkern als gescheitert aussortiert wurden und verglichen sie mit gesunden Königinnen. Sie wiesen einen höheren Gehalt entsprechender Hitzeverträglichkeits- und Pestizidproteinmarker auf. Die Ergebnisse sollen nun den Weg für einen künftigen diagnostischen Test ebnen, der Imkern helfen soll, ein mögliches Versagen von Bienenköniginnen in Zukunft zu verhindern.
„Derzeit gibt es keine Methode, um herauszufinden, warum die Königin in einer Kolonie versagt hat, und das ist wichtig, da dies auf verschiedene Arten geschehen kann“, so Studienautorin Alison McAfee. „Dies ist ein sehr wenig erforschtes Gebiet.“
Grüne Zone zwischen 15 und 38 Grad Celsius
Frühere Untersuchungen ergaben, dass Königinnen zwischen 15 und 38 Grad Celsius sicher gehalten werden können. Die Forscher identifizierten bei ihrer zurückliegenden Studie bereits fünf Proteinmarker, die mit einer Reaktion von Königinnen auf übermäßige Hitze verbunden sind.
In der aktuellen Studie wurden zwei der Biomarker für Hitzereaktionen bestätigt; darüber hinaus wurden zwei Proteinmarkern ermittelt, die für einen Nachweis von Kälteschock nützlich sind, und zwei weitere Marker, die mit subletalen Pestizidbelastungen assoziiert sind. Die Ergebnisse öffnen die Tür für Tests, die den Imkern Informationen liefern, die sie benötigen, um die langfristige Lebensfähigkeit ihrer Bienenvölker sicherzustellen.
„Wir möchten einen Diagnosetest entwickeln, den wir an einer gescheiterten Königin durchführen können, und der dem Imker Informationen darüber liefert, was mit ihr in der Vergangenheit passiert ist und was sie jetzt zum Scheitern gebracht hat“, erklärte Alison McAfee. „Wenn wir das zuverlässig tun können, könnte der Imker mehr tun, um zu verhindern, dass dies in Zukunft geschieht.“
Die Forscher waren überrascht, bei Bienenköniginnen von Völkern in der kanadischen Provinz British Columbia Markerwerte zu finden, die mit Hitzestress und in geringerem Maße mit Pestizidexposition verbunden waren.
„Wir hatten keinen Grund zu der Annahme, dass diese Königinnen besonderem Hitzestress ausgesetzt waren“, erklärt Alison McAfee. „Eine beträchtliche Anzahl von ihnen wies erhöhte Werte dieser speziellen Marker auf, was bedeuten könnte, dass dort draußen viel mehr Temperaturstress herrscht, als wir erwarten würden. Es könnte auch sein, dass diese Marker aufgrund anderer Arten von Belastungen, die wir noch nicht betrachtet haben, ebenfalls erhöht sind.“
Die Auswirkungen extremer Temperaturen auf Bienenköniginnen sind ein großes Problem für kanadische Imker, die jedes Jahr 250.000 Königinnen importieren, hauptsächlich aus Australien, Neuseeland, und den Vereinigten Staaten. Sie verbringen Stunden in Laderäumen von Flugzeugen und Lagern. Während ihrer Reise können Königinnen großen Temperaturschwankungen ausgesetzt sein.
„Jedes Mal, wenn wir Temperaturlogger in Sendungen mit Königinnen einsetzen, befinden sich zumindest einige der zurückkommenden Sendungen außerhalb dieser Grünen-Zone zwischen 15 und 38 Grad. Ich denke, das passiert häufiger, als wir wissen“, so die Forscherin. „Es gibt keine Regeln für den Versand von Königinnen, beispielsweise die Einbeziehung von Temperaturloggern in ihre Sendungen. Die Produzenten versenden sie einfach per Kurier, und die Imker sind dem Kurierdienst für die ordnungsgemäße Handhabung des Pakets ausgeliefert.“
McAfee, A., Milone, J., Chapman, A. et al. Candidate stress biomarkers for queen failure diagnostics. BMC Genomics 21, 571 (2020). https://doi.org/10.1186/s12864-020-06992-2